Güç Elektroniği Dönüştürücüleri İçin Yeni Bir Akım

Güç Elektroniği Dönüştürücüleri İçin Yeni Bir Akım

"Güç Elektroniği Dönüştürücüleri İçin Yeni Bir Akım Kontrol Yönteminin Geliştirilmesi ve
Uygulanması"
Proje Adı
Projedeki
Görevi
Başlangıç
Tarihi
Bitiş Tarihi
Destekleyen
Kuruluş
"Development and Implementation of a New Current Control Method For Power
Electronics Converters"
Araştırmacı
01.04.2016
01.04.2018
TÜBİTAK
Güç elektroniği dönüştürücülerinde akım kontrolü, endüstriyel ve akademik çalışmalarda
oldukça önemli bir yer tutmaktadır. Akım kontrol performansı motor sürücü, kesintisiz
güç kaynağı, aktif filtre ve PV (photovoltaic) inverter gibi sistemlerde dinamik cevap ve
sistem kararlılığını doğrudan etkilemektedir. Kesintisiz güç kaynaklarında özellikle
doğrusal olmayan yüklerde dinamik cevabın iyileştirilmesi akım kontrol performansına
bağlıdır.
Özet
Bu projede güç elektroniği dönüştürücüleri için uyarlamalı bir akım kontrol yöntemi
geliştirilecektir. Projede iki önemli hedef bulunmaktadır. Birincisi geliştirilecek akım
kontrol yöntemi ile yüksek dinamik cevap elde edilmesidir. Geliştirilecek akım kontrol
yöntemi ile şebekeye enerji aktaran inverter, aktif filtre, kesintisiz güç kaynaklarında
kontrol performansının artırılmasına katkı sağlanacaktır. İkinci hedef bobin kayıplarını
azaltmaktır. Akım bandının uyarlamalı olarak ayarlanabilmesi sayesinde bobin
kayıplarını azaltmaya yönelik çalışmalar yürütülecektir. Bu konu özellikle şebekeye
enerji aktaran inverterlerde önemlidir. Filtre elemanı olarak kullanılan bobinlerin kontrol
dikkate alınarak optimum şekilde tasarlanması ve akım kontrolü ile filtre kayıplarının
azaltılması hedeflenmektedir. Bu amaçla endüktans kayıpları modellenecek ve
dönüştürücünün en uygun akım bandı ile çalışması sağlanacaktır.
Projede önerilen yöntemin başarı ile uygulanması için sayısal kontrol kartı tasarlanacak
ve HIL (Hardware In the Loop) üzerinden muhtelif dönüştürücülerin testleri
gerçekleştirilecektir. Geliştirilecek yöntemde akım referansının değişme hızı ve
endüktansın akıma bağlı değişimi dikkate alınarak anahtarlama frekasının sabit olması
sağlanacaktır. Dönüştürücünün optimum verimle çalışması da sağlanabilecektir. Bu
durum özellikle kayıpların azaltılarak soğutucu boyutlarının küçültülmesi açısından
önemlidir. Kontrol performansından ödün vermeden anahtarlama frekansının
azaltılabilmesi sayesinde dönüştürücü boyutlarının azaltılması mümkün olacaktır. Bu
durum özellikle kayıpların azaltılarak soğutucu boyutlarının küçültülmesi gereken
uygulamalar açısından son derece önemlidir. PV inverterlerin verimlerinin artırılması
konusunda da katkı sağlanması beklenmektedir.
Abstract
Güç elektroniği sistemlerinde bobin kayıpları sistem verimi üzerinde doğrudan etkilidir.
Projede bobin kayıpları dikkate alınarak kontrol gerçekleştirilecek ve toplam sistem
veriminin arttırılması konusunda araştırmalar yapılacaktır. Proje sonucunda güç
elektroniği sistemlerinde akım kontrolü ve yüksek verim elde edilmesi açısından
akademik ve endüstriyel katkılar sağlanması beklenmektedir.
Current regulation in power electronics converters is an important research topic in both
academic and industrial projects. Current control performance has a direct effect on
system stability and dynamic response in systems such as motor drives, uninterruptible
power supplies, active filter systems and PV (photovoltaic) inverters. Improving dynamic
response of uninterruptible power supplies especially in non-linear loads depends
directly on current control performance.
In this project, an adaptive current control approach for power electronics converter will
be developed. Two main goals of the project are developing a control method with a
high dynamic response and improving filter element efficiency in power electronics
systems. Control performance of the grid connected inverters, active filters and
uninterruptible power supplies will be improved with the developed control method.
Adaptive control of the current band in the hysteresis current control (HCC) system will
be developed concerning inductor filter element efficiency. The filter inductors will be
designed considering control system hence filter currents. This subject is especially
crucial in grid connected inverters. The filter inductor losses will be modelled and the
converter will be operated with the optimum current band considering inductor losses.
A digital control system will be designed to succeed implementation of the proposed
control method and it will be tested on various converters via HIL (Hardware in the Loop)
system. The proposed control method will consider rate of change of current reference
and inductor value variation depending on the current of the inductor to obtain a fixed
switching frequency. Optimum efficiency of the converter system will be achieved via
control and inductor design. Improving system efficiency is crucial for reducing losses
and heat sink sizes. Lowering switching frequencies without compromising control
performance will allow to reduce converter system size hence this will be an important
improvement for systems with size restrictions. PV inverter efficiency improvements are
also expected with the optimum control and filter design.
Filter element losses directly effect system efficiency in power electronics systems.
Controlling power electronics system considering filter element losses and improving
efficiency will be researched in this project. Academic and industrial contributions are
expected in terms of high performance current control and high converter efficiency with
the proposed project.